Вопросы егэ по селекции. Проблемы охраны окружающей среды
Селекция - отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.
Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов - это совокупности особей, созданные человеком и обладающие какими-либо ценными для него качествами. Теоретической основой селекции является генетика.
Основные методы селекции
Отбор
В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательным и методическим. Бессознательный отбор заключается в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами. В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.
Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора
| Показатели | Естественный отбор | Искусственный отбор |
| Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организмов | |
| Отбирающий фактор | Условия среды (живая и неживая природа) | Человек |
| Путь благоприятных изменений | Остаются, накапливаются, передаются по наследству | Отбираются, становятся производительными |
| Путь неблагоприятных изменений | Уничтожаются в борьбе за существание | Отбираются, бракуются, уничтожаются |
| Направленность действия | Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду | Отбор признаков, полезных человеку |
| Результат отбора | Новые виды | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов |
| Формы отбора | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный | Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный) |
Массовый отбор
- выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор
- выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный - в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.
Гибридизация
Методом отбора нельзя получить новые генотипы. Для создания новых благоприятных комбинаций признаков (генотипов) применяют гибридизацию. Различают внутривидовую и межвидовую (отдалённую) гибридизацию.
Внутривидовая гибридизация - скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.
Близкородственное скрещивание (инбридинг)
(например, самоопыление у растений) ведёт к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой - ведёт к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению.
Скрещивание неродственных особей (аутбридинг)
позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями, то в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Явление повышенной урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании родителей чистых линий, называется гетерозисом
. Основная причина эффекта гетерозиса - отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Однако уже со второго поколения эффект гетерозиса быстро снижается.
Межвидовая (отдалённая) гибридизация - скрещивание разных видов.
Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм (тритикале - гибрид пшеницы и ржи, мул - гибрид кобылы с ослом, лошак - гибрид коня с ослицей). Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдалённых гибридов растений удаётся с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.
Полиплоидия
Полиплоидия - увеличение числа хромосомных наборов.
Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные сорта культурных растений (пшеница, картофель) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды. В основе явления полиплоидии лежат три причины: удвоение хромосом в неделящихся клетках, слияние соматических клеток или их ядер, нарушение процесса мейоза с образованием гамет с нередуцированным (двойным) набором хромосом. Искусственно полиплоидию вызывают обработкой семян или проростков растений колхицином. Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.
Индуцированный мутагенез
В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используется индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез - воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Клеточная и генная инженерия
Биотехнология
- методы и приёмы получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов (бактерий, дрожжей и др.). Биотехнология открывает новые возможности для селекции. Её основные направления: микробиологический синтез, генная и клеточная инженерия.
Микробиологический синтез
- использование микроорганизмов для получения белков, ферментов, органических кислот, лекарственных препаратов и других веществ. Благодаря селекции удалось вывести микроорганизмы, которые вырабатывают нужные человеку вещества в количествах, в десятки, сотни и тысячи раз превышающих потребности самих микроорганизмов. С помощью микроорганизмов получают лизин (аминокислоту, не образующуюся в организме животных; её добавляют в растительную пищу), органические кислоты (уксусную, лимонную, молочную и др.), витамины, антибиотики и т. д.
Клеточная инженерия
- выращивание клеток вне организма на специальных питательных средах, где они растут и размножаются, образуя культуру ткани. Из клеток животных нельзя вырастить организм, а из растительных клеток можно. Так получают и размножают ценные сорта растений. Клеточная инженерия позволяет проводить гибридизацию (слияние) как половых, так и соматических клеток. Гибридизация половых клеток позволяет проводить оплодотворение «в пробирке» и имплантацию оплодотворённой яйцеклетки в материнский организм. Гибридизация соматических клеток делает возможным создание новых сортов растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды.
Генная инженерия
- искусственная перестройка генома. Позволяет встраивать в геном организма одного вида гены другого вида. Так, введя в генотип кишечной палочки соответствующий ген человека, получают гормон инсулин. В настоящее время человечество вступило в эпоху конструирования генотипов клеток.
Селекция растений, животных и микроорганизмов
Селекция растений
Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н. И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:
виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т. д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.
Селекция животных
Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией)
. Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным - птицам и млекопитающим.
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание) и отдалённая (межвидовая) гибридизация
.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков. Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности М. Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов. Но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула - гибрида кобылы с ослом, бестера - гибрида белуги и стерляди, продуктивного гибрида карпа и карася, гибридов крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённых гибридов свиней и т. д.
Селекция микроорганизмов
К микроорганизмам относятся прокариоты - бактерии, сине-зелёные водоросли; эукариоты - грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии
.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.
В чем заключаются этические проблемы клонирования людей?
- Дело в том, что человек индивидуален, его нельзя штамповать. Даже однояйцовые близнецы обладают собственной индивидуальностью в результате воспитания и влияния среды. Попытки тиражировать людей-рабов уже были предприняты фашистами. Их вовремя остановили.
Тем не менее проблема клонирования клеток и органов с целью получения трансплантатов для пересадки самому человеку или его ближайшим родственникам заслуживает внимания ученых и врачей.
Направления развития биотехнологии и генной инженерии
В чем заключаются прогрессивные черты таких направлений, как биотехнология и генная инженерия?
- Эти направления в науке позволяют преодолеть межвидовую нескрещиваемость, создать организмы с новыми свойствами, полезными человеку. Методы генной инженерии позволят лечить генетические патологии, биотехнология направлена на создание лекарств, биологически активных веществ.
Теоретические основы селекции
Какие науки являются теоретической основой селекции?
- Селекция как практическая деятельность пользуется достижениями генетики, сельского хозяйства, молекулярной биологии, агрономии, физиологии.
Селекция
Три фермера-конкурента занимаются селекцией картофеля. У каждого различные методы селекции. Первый выводит несколько чистых линий, скрещивает их между собой в разных комбинациях, полученные гибриды отбирает и снова повторяет цикл. Второй ежегодно скрещивает гетерозисные формы друг с другом. Третий берет две чистые линии и повторяет методику первого фермера. Кто из фермеров победит в этой конкуренции? Ответ докажите.
- Победит в конкуренции первый фермер, каждый раз выращивая семена гибридов, полученных от разных линий. Второй проиграет, потому что потомство от гетерозисных форм бесплодно. Третий проиграет, потому что скрещивает только две чистые линии, и результат от такого скрещивания может быть различным. У первого фермера все-таки есть из чего выбирать.
Проблемы охраны окружающей среды
В последние десятилетия люди очень озабочены проблемами сохранения окружающей среды. Назовите несколько причин для такой озабоченности.
- Причинами для озабоченности сохранением окружающей среды являются следующие: опасность химического, радиоактивного заражения среды; опасность отравления вод промышленными загрязнениями; выпадение кислотных дождей, заражение грунтовых вод; массовая гибель леса, многих растений и животных; массовые эпидемии среди птиц, рогатого скота и др.
Роль наследственности и изменчивости
Какова роль наследственности и изменчивости в формировании приспособленности организмов к условиям окружающей среды?
- В основе формирования приспособленности лежит наследственная изменчивость. Она поставляет материал для отбора адаптивных признаков. Сохраненные отбором полезные мутации накапливаются в поколениях. Однако собственно фенотип организма зависит не только от генотипа, но и от влияния окружающей среды. Фенотипические изменения обеспечивают приспособленность организмов по отношению к конкретным условиям. Таким образом, наследственность и изменчивость - два взаимосвязанных, хотя и противоположно направленных, свойства организма. Наследственность поддерживает генетическую стабильность вида, изменчивость направлена на появление новых форм.
Открытие Г. Менделя
Объясните, как связаны открытия Г. Менделя с открытием мейоза, гена, структуры и функций ДНК.
- Г. Мендель выявил закономерности наследования признаков и вывел статистические законы расщепления признаков. Терминами ген, мейоз и, тем более, ДНК он не пользовался. Закономерности мейоза, понятие «ген» и структура ДНК были выявлены в ХХ веке. Эти открытия позволили объяснить правила Менделя с цитологической и биохимической точек зрения.
Установите соответствие между результатами селекции и методом, которым были достигнуты эти результаты: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| A | Б | В | Г | Д | Е |
Пояснение.
Радиоактивый мутагенез: выведение пшеницы Новосибирская 67 после облучения рентгеновским лучами семян исходного сорта; получение мутантных грибов-дрожжей при воздействии на исходную культуру радием. Гибридизация (скрещивание): выведение гетерозисной кукурузы; получение чистых линий гороха; выведение пшенично-ржаного гибрида Тритикале. Химический мутагенез: обработка растений колхицином.
Ответ: 223121.
Ответ: 223121
Б) получение чистых линий гороха, ответы 1, 2, 3 не подходят. Гибридизация - это получение гибридов (гетерозигот), а чистые линии являются гомозиготами. Предлагаем заменить Б) инбридинг.
Наталья Евгеньевна Баштанник
Задания, представленные на сайте, взяты из открытой базы ФИПИ, официальных тренировочных работ, реальных заданий ЕГЭ и публикуются на сайте в том виде, в котором были даны учащимся. Не видим смысла менять условие - наша задача объяснить учащимся решение.
Данное задание базовое из раздела «классическая селекция», представленные варианты ответа корректны. Если необходимо продолжить обсуждение задание, можно нажать кнопку «помощь» и перейти в нашу группу ВК.
Спасибо за внимание к нашей работе.
Ирина Геннадьевна Романова
27.03.2019 01:40
Наталья Евгеньевна, пользователям абсолютно безразлично, откуда вы перепечатываете задания с ошибками. Ошибки должны быть исправлены. В противном случае это должностное преступление. Наши дети имеют право получить качественные знания перед итоговой аттестацией. Наберитесь смелости и исправьте ошибку на всех уровнях.
Спасибо за внимание.
Служба поддержки
Данное задание взято из тренировочной работы Статграда 2017 года. Оно корректно, соответствует школьной программе и в такой формулировке вполне может оказаться в заданиях реального ЕГЭ.
Так уж повелось, что в школьном курсе термин «гибридизация» понимают слишком широко и приравнивают к понятию «скрещивание». Поэтому в школьных учебниках (см., например, учебник А. В. Теремова, Р. А. Петросовой «Биология 10» или пособие В. С. Рохлова «Биология. 11 класс. Модульный триактив-курс») к гибридизации относят и близкородственное скрещивание (инбридинг). Это не очень хорошо, но так принято, и с этим нужно смириться. Отметим, что авторы указанных пособий являются составителями ЕГЭ по биологии; в данном вопросе расхождения между экзаменационными требованиями и школьной программой нет.
Разделяем Вашу обеспокоенность за качественное образование детей. Ваш тон допустимым не считаем. Если Вы предлагаете внести изменения в школьную программу, то мы над этим не властны.
это наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Современная селекция –
это обширная область человеческой деятельности, которая представляет собой сплав различных отраслей науки, производства сельскохозяйственной продукции и ее комплексной переработки.
В ходе селекции происходят устойчивые наследственные преобразования различных групп организмов. По словам Н.И. Вавилова , «…селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека». Известно, что достижения селекции широко использовал Ч. Дарвин при обосновании основных положений эволюционной теории.
Современная селекция базируется на достижениях генетики и является основой эффективного высокопродуктивного сельского хозяйства и биотехнологии.
Задачи современной селекции
Создание новых и совершенствование старых сортов, пород и штаммов с хозяйственно-полезными признаками.
Создание технологичных высокопродуктивных биологических систем, максимально использующих сырьевые и энергетические ресурсы планеты.
Повышение продуктивности пород, сортов и штаммов с единицы площади за единицу времени.
Повышение потребительских качеств продукции.
Уменьшение доли побочных продуктов и их комплексная переработка.
Уменьшение доли потерь от вредителей и болезней.
Учение о современной селекции было создано Николаем Ивановичем Вавиловым (1887–1943).
Многие хозяйственно-полезные признаки являются генотипически сложными, обусловленными совместным действием многих генов и генных комплексов. Необходимо выявить эти гены, установить характер взаимодействия между ними, иначе селекция может вестись вслепую. Поэтому Н.И. Вавилов утверждал, что именно генетика является теоретической основой селекции .
Н.И. Вавилов выделил следующие разделы селекции :
1) учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциалах;
2) учение о наследственной изменчивости (закономерности в изменчивости, учение о мутациях);
3) учение о роли среды в выявлении сортовых признаков (влияние отдельных факторов среды, учение о стадиях в развитии растений применительно к селекции);
4) теория гибридизации как в пределах близких форм, так и отдаленных видов;
5) теория селекционного процесса (самоопылители, перекрестноопылители, вегетативно и апогамно размножающиеся растения);
6) учение об основных направлениях в селекционной работе, таких, как селекция на иммунитет, на физиологические свойства (холодостойкость, засухоустойчивость, фотопериодизм), селекция на технические качества, химический состав;
7) частная селекция растений, животных и микроорганизмов.
Учение об исходном материале является основой современной селекции. Исходный материал служит источником наследственной изменчивости – основы для искусственного отбора. Н.И. Вавилов установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем генетического разнообразия культурных растений, и выделил основные центры происхождения культурных растений (первоначально Н.И. Вавилов выделил 8 центров, но затем сократил их число до 7). Для каждого центра установлены характерные для него важнейшие сельскохозяйственные культуры.
1. Тропический центр – включает территории тропической Индии, Индокитая, Южного Китая и островов Юго-Восточной Азии. Это родина таких растений, как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин, банан, баклажан, а также большого количества тропических плодовых и овощных культур.
2. Восточноазиатский центр – включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, Корею, Японию и большую часть о. Тайвань. Это родина таких растений, как соя, просо, хурма, многих других овощных и плодовых культур.
3. Юго-западноазиатский центр – включает территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолии), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии. Сюда же примыкает Кавказ, культурная флора которого, как показали исследования, генетически связана с Передней Азией. Родина мягких пшениц, ржи, овса, ячменя, гороха, дыни.
Этот центр может быть подразделен на следующие очаги:
а) Кавказский со множеством оригинальных видов пшеницы, ржи и плодовых;
б) Переднеазиатский, включающий Малую Азию, Внутреннюю Сирию и Палестину, Трансиорданию, Иран, Северный Афганистан и Среднюю Азию вместе с Китайским Туркестаном;
в) Северо-западноиндийский, включающий, помимо Пенджаба и примыкающих провинций Северной Индии и Кашмира, также Белуджистан и Южный Афганистан. В исключительном видовом разнообразии здесь сосредоточены дикие родичи пшеницы, ржи и различных европейских плодовых.
4. Средиземноморский центр – включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Дал начало твердой пшенице, капусте, свекле, моркови, винограду, маслине, множеству других овощных и кормовых культур.
5. Абиссинский центр – характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов культурных растений: кофейное дерево, арбуз, хлебный злак тэфф, масличное растение нуг, особый вид банана.
6. Центральноамериканский центр , охватывающий обширную территорию Северной Америки, включая Южную Мексику – три очага:
а) Горный южномексиканский,
б) Центральноамериканский,
в) Вест-Индский островной.
Кукуруза, подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное дерево), ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).
7. Андийский центр , в пределах Южной Америки, приуроченный к Андийскому хребту. Это родина картофеля, томата. Отсюда ведут начало хинное дерево и кокаиновый куст.
Таким образом, начальное введение в культуру подавляющего числа возделываемых растений связано не только с флористическими областями , отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями .
Н.И. Вавилов выделил группу вторичных культур , которые произошли от сорняков: рожь, овес и др.
Н.И. Вавилов установил, что «важным моментом при оценке материала для селекции является наличие в нем разнообразия наследственных форм». Н.И. Вавилов различал следующие группы исходных сортов : местные сорта, иноземные и инорайонные сорта. При разработке теории интродукции (внедрения) инорайонных и иноземных сортов «необходимо отличать первичные очаги формообразования от вторичных». Например, в Испании обнаружено «исключительно большое число разновидностей и видов пшениц», однако это объясняется «привлечением сюда многих видов из разных очагов».
Н.И. Вавилов придавал большое значение новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале Н.И. Вавилов назвал генетическим потенциалом исходного материала.
Воспроизведение организмов. Селекция (множественный выбор)
Задание относится к базовому уровню сложности. За правильное выполнение получишь 2 балла .
На решение примерно отводится до 5 минут .
Для выполнения задания 7 по биологии необходимо:
- знать
:
- методы научного познания; , правила, гипотезы
- сущность биологических процессов и явлений
- современную и символику по цитологии, генетике, селекции, биотехнологии, онтогенезу, систематике, экологии, эволюции;
- особенности организма человека, его строения, жизнедеятельности, высшей нервной деятельности и поведения
- уметь объяснять, решать, выявлять и сравнивать (и делать выводы на основе сравнения)
